C++类的自动类型转换和强制类型转换

11.9 类的自动类型转换和强制类型转换

将一个标准类型变量的值赋给另一个标准类型的变量时，如果这两种类型兼容，则C++自动将这个值转换为接收变量的类型。

long count = 8; // int value 8 converted to type long
double time = 11; // int value 11 converted to type double
int side = 3.33; // double value 3.33 converted to type int 3
1
2
3

上述赋值语句都是可行的，因为C++看来，各种数值类型都表示相同的东西—一个数字，同时C++包含用于进行转换的内置规则。然而，这些转换将降低精度；而且，C++语言不自动转换不兼容的类型。

int * p = 10; // type clash --- 这个会执行失败，但是呢，允许使用强制类型转换
1

然而，当自动类型转换失败时，可以使用强制类型转换。

int * p = (int *) 10; // ok, p and (int *) 10 both pointers
1

11.9.1 使用构造函数实现隐式类型转换

针对下面这三个构造函数：

Stonewt(double lbs); // constructor for double pounds
1

可以使用以下方式初始化对象：

Stonewt myCat; // create a Stonewt object
myCat = 19.6; // use Stonewt(double) to convert 19.6 to Stonewt
1
2

程序将使用构造函数Stonewt(double)来创建一个临时的Stonewt对象, 并将19.6作为初始化值。随后，采用逐成员赋值方式将该临时对象的内容复制到myCat中。这一过程称为隐式转换，因为是自动进行的，而不需要显式强制类型转换。

只有接受一个参数的构造函数才能作为转换函数。

然而，如果给第二个参数提供默认值，他便可用于转换int:
Stonewt(int stn, double lbs = 0); // int-to-Stonewt conversion

什么时候使用构造函数隐式类型转换功能

• 将Stonewt对象初始化为double值时；
• 将double值赋给Stonewt对象时；
• 将double值传递给接受Stonewt参数的函数时；
• 返回值被声明为Stonewt的函数试图返回double值时；
• 在上述任意一种情况下，使用可转换为double类型的内置类型时。

下面详细介绍最后一点，函数原型化提供的参数匹配过程，允许使用Stonewt(double)构造函数来转换其他数值类型。也就是说，下面两条语句都首先将int转换为double，然后使用Stonewt(double)构造函数。

Stonewt Jumbo(7000); // uses Stonewt(double), converting int to double
Jumbo = 7300; // uses Stonewt(double), converting int to double
1
2

然而，当且仅当转换不存在二义性时，才会进行这种二步转换。也就是说，如果这个类还定义了构造函数Stonewt(long)则编译器将拒绝这些语句，可能指出：int可被转换为long或double，因此调用存在二义性。

11.9.2 Explicit关键字关闭构造函数隐式类型转换功能—仅可使用显式转换功能

随着程序员拥有更丰富的C++经验，将会发现自动类型转换并非总是合乎需要的，因为这会导致意外的类型转换。因此，C++新增了关键字explicit，用于关闭自动类型转换，也就是说，可以这样声明构造函数：

explicit Stonewt(double lbs); // no implicit conversions allowed
1

这将关闭隐式转换，但仍然允许显式转换，即显式强制类型转换。

Stonewt myCat; // create a Stonewt object
myCat = 19.6; // not valid if Stonewt(double) is declared as explicit
mycat = Stonewt(19.6); // ok, an explicit conversion
mycat = (Stonewt) 19.6; // ok, old form for explicit typecast
1
2
3
4

11.9.3 转换函数

构造函数只用于从某种类型到类类型的转换。要进行相反的转换，必须使用特殊的C++运算符函数—转换函数。

转换函数是用户定义的强制类型转换，可以像使用强制类型转换那样使用它们。

11.9.3.1 转换函数格式

要转换为typeName类型，需要使用这种形式的转换函数：

operator typeName();

1
2

有三个注意事项：

• 转换函数必须是类方法
• 转换函数不能指定返回类型
• 转换函数不能有参数

例如，转换为double类型的函数的原型如下：

operator double();

1
2

转换为int类型是采用四舍五入的方式。

11.9.3.2 使用转换函数

隐式转换

Poppins有两个转换函数，分别是转换为int和double类型。

double p_wt = poppins;

1
2

隐式转换缺点

• 隐式转换将对成员函数参数进行转换，而不是调用成员函数的对象。
  long gone = poppins; // ambiguous
• 在C++中，int和double值都可以被赋值给long变量，所以编译器使用任意一个转换函数都是合法的。编译器不想承担选择转换函数的责任。然而，如果删除了这两个转换函数之一，编译器将接受这条语句。例如，假设省略了double定义，则编译器将使用int转换，将poppins转换为一个int类型的值。然后再将它赋给gone时，将int类型转换为long类型。

针对上述含糊的情况，可以使用显式类型转换如下：

long gone = (double) poppins; // use double conversion
long gone = int (poppins); // use int conversion
隐式转换的函数所存在的问题是：在用户不希望进行转换时，转换函数也可能进行转换。

1
2
3
4

11.9.3.3 关闭转换函数隐式类型转换功能—仅可使用显式转换功能

11.9.3.3.1 方法1—explicit关键字

class Stonewt
{
    ...
    // conversion functions
    explicit operator int() const;
    explicit operator double() const;
};

1
2
3
4
5
6
7
8

11.9.3.3.2 方法2—成员函数

int Stonewt::Stone_to_Int() { return int (pounds + 0.5); }

1
2

原则上说，最好使用显式转换，而避免隐式转换。在C++98中，关键字explicit不能用于转换函数，但C++11消除了这种限制。因此，在C++11中，可将转换运算符声明为显式的。

应谨慎地使用隐式转换函数。通常，最好选择仅在被显式调用时才会执行的函数。

11.9.3.4 转换函数选择问题

有两种方式：

11.9.3.4.1 第一种

成员函数
Stonewt Stonewt::operator+(const Stonewt & st) const
{
    double pds = pounds + st.pounds;
    Stonewt sum(pds);
    return sum;
}
And 友元函数
Stonewt operator+(const Stonewt & st1, const Stonewt & st2)
{
    double pds = st1.pounds + st2.pounds;
    Stonewt sum(pds);
    return sum;
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

针对这两个操作符重载，第一个和第二个+重载都允许使用以下语句：

语句组合1：

Stonewt jennySt(9, 12);
Stonewt bennySt(12, 8);
Stonewt total;
total = jennySt + bennySt;

1
2
3
4
5

语句组合2：需要隐式调用构造函数转换类型

Stonewt jennySt(9, 12);
double kennyD = 176.0;
Stonewt total;
total = jennySt + kennyD;

1
2
3
4
5

但是，只有第二个+重载允许使用以下语句，但是需要隐式调用构造函数转换类型：

Stonewt jennySt(9, 12);
double pennyD = 146.0;
Stonewt total;
total = pennyD + jennySt;

1
2
3
4
5

原因是：转换发生在成员函数参数，而不是成员函数调用者。

11.9.3.4.2 第二种方式

Stonewt operator+(double x); // member function
friend Stonewt operator+(double x, Stonewt & s);

1
2
3

语句组合1和语句组合2都可以匹配第一个，但是语句组合1需要使用转换函数double()，语句组合2匹配第二个。

11.9.3.4.3 两种方式对比

第一种方式的程序更短，因为定义的函数更少。但是需要调用构造函数形成临时的对象，增加了程序运行时间和内存开销。第二种方式程序更长，程序员所做的工作更多，但是运行速度较快。